崔光：新能源電池關鍵材料體系應用基礎研究

時間:2018-07-04 14:33來源:青島全搜索電子報 作者:薛飛
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       萬米深海下壓力巨大，一根鋼管都會被壓扁壓爆。而讓處于深海的電池正常輸出能量，持續(xù)為海下工作提供能源則是一件難題。上周公布的 2017年度青島市科技獎自然科學一等獎獲得項目——“新能源電池關鍵材料體系的應用基礎研究”很好地解決了這個問題。 
 
       該項目由中科院青島生物能源與過程研究所完成，項目第一完成人崔光磊是中國科學院青島生物能源與過程所研究員、青島儲能產(chǎn)業(yè)技術研究院執(zhí)行院長。一手握科研成果、一手有著優(yōu)勢市場資源的他認為，好的研究成果要為市場做貢獻。 
 
       千萬經(jīng)費投入新能源 
 
       國內從事鋰電池等相關研究的單位很多，甚至“只要有高校的地方，基本上就有研究電池的課題組在”，競爭激烈，但能做出成就的則少之又少。 
 
       崔光磊曾在德國能源領域從事研究多年，2009年回國，以中科院“百人計劃”專家的身份，幾乎“傾家蕩產(chǎn)”把所有橫向剩余經(jīng)費大約1000多萬元都投入到新能源研究的平臺建設和應用技術開發(fā)方面。 
 
       他帶領團隊組建了仿生與固態(tài)能源系統(tǒng)研究組，在高比能固態(tài)鋰電池、鋰離子電容器、下一代低成本儲能器件（鋅離子電池、鎂離子電池等）以及鈣鈦礦太陽能電池核心器件和關鍵材料等方面取得多項具有自主知識產(chǎn)權的成果和進展。 
 
       在最初做能源研究時，團隊就清晰地分析出目前鋰電池所存在的問題。“首先是容量問題，如何提高電池容量密度；其次是安全問題，如何在最惡劣環(huán)境下都能正常使用。 ”在崔光磊團隊看來，電池只有具有高能量密度，才能保持長久的續(xù)航能力，但商品動力電池存在很大的安全隱患。崔光磊說，而他們研究的方向則將兩者合二為一，就是“在解決提高能量密度的同時提高它的安全性能”。
 
      “剛柔并濟”化矛盾 
 
       如果提高電池的高容量和高功率，極易導致內部熱量增大和溫度升高，安全性會大打折扣；同樣，提高安全性則意味著會在能量密度上做出犧牲。因此，提高電池的尺寸熱穩(wěn)定性和耐高溫性能變得尤其重要。團隊攻關近十年，就是要解決技術方面的“矛盾”。 
 
       研發(fā)過程中，團隊提出一個新的方案，名為“剛柔并濟”理念。所謂“剛柔并濟”，就是電池剛性材料跟柔性材料之間尋找出一個平衡點，開發(fā)了很多剛性骨架，提供高力學性能和尺寸熱穩(wěn)定性能。如此一來，既能照顧能量的提升，又能增強安全性。 
 
       經(jīng)過無數(shù)個日日夜夜的艱苦攻關，崔光磊帶領團隊成員在國內首先開發(fā)了纖維素電池復合隔膜動力電池中試技術，受到科技部和電池行業(yè)協(xié)會的高度評價，該項自主知識產(chǎn)權的技術可以打破國外高端隔膜的技術壟斷。 
 
      下深海實驗終成功 
 
       為了驗證技術先進性，他們首先選擇在條件最為苛刻的深海進行試驗，“萬米深海之下，壓力高達100兆帕，電池不僅要能正常能量輸出，還得抗壓、抗腐蝕，保證安全運行，這是對我們技術的挑戰(zhàn)。”崔光磊說。 
 
       2016年6月，團隊開始做相關的深海測試，首先模擬深海環(huán)境中壓力倉的測試，從7000米深度開始，再到10000米，當月實驗成功通過；接下來的5個月，團隊通過在模擬深海壓力的環(huán)境中進行充放電的實驗，試驗雖經(jīng)歷無數(shù)次，結果卻是喜人的，下10000米深海輸電還是非常穩(wěn)定的。 
 
       此外，團隊在系統(tǒng)集成方面做了大量嘗試，他們基于CAN通訊及三模式控制方式來探索，希望能夠達到功能兼?zhèn)涑L壽命。團隊還做一些儲能的工作，利用固態(tài)電池做一個儲能的系統(tǒng)，為終端的能源用戶提供個性化、智能化的需求。 
 
      更多是一份沉甸甸的責任 
 
       2017年初，崔光磊團隊所研發(fā)的固態(tài)鋰電池隨中科院深海所深淵科考隊赴馬里亞納海溝，為“萬泉”號著陸器控制系統(tǒng)及傳感器提供電能，累計完成9次下潛，其中6次超過10000米，最大工作水深10901米，累計水下工作134小時，順利完成全深海示范應用，標志著我國首次突破全海深電源的技術瓶頸。 
 
       據(jù)了解，應用于深海的固態(tài)鋰電池同樣也可以應用于太空、電動車、儲能等領域。崔光磊介紹，他們目前已承接訂單，為深海著陸器、水下機器人等設備提供配套的電源體系，下一步將成立產(chǎn)業(yè)化公司，為新能源汽車、電動車提供特種電源。 
 
       經(jīng)過七年的努力，崔光磊團隊取得了顯著研究成果。而這些成果的背后，是數(shù)年無休的努力。 “連他的孩子都已經(jīng)習慣于他的加班加點，正常下班回家反倒成了給孩子們的一種驚喜。”團隊中的同事這樣評價他，認為他是典型的工作狂。 
 
       而崔光磊談起獲獎感受時則說：“除了喜悅，更多的是一份沉甸甸的責任。 ” 
 
(責任編輯：admin)
文章標簽： 鋰電池 儲能 新能源
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